[發(fā)明專利]螺紋形狀的測定裝置以及測定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980021753.1
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN111919085B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 本田達(dá)朗;大島伸一;伊勢居良仁;大家賢志郎;倉本武典;田中孝憲
• 申請（專利權(quán)）人: 日本制鐵株式會社
• 主分類號: G01B11/24
• 分類號: G01B11/24
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 徐殿軍

本發(fā)明涉及螺紋形狀的測定裝置以及測定方法。螺紋形狀的測定裝置(100)具備：第一照明部(1)，具有與包含螺紋軸(A)的截面(M)正交的方向的光軸，射出平行光對螺紋部進(jìn)行照明；第二照明部(2)，在相對于與截面正交的方向成為比螺紋部的導(dǎo)程角(γ)大的角度(θ)的方向上具有光軸，射出平行光對螺紋部進(jìn)行照明；攝像部(3)，具有與第一照明部(1)的光軸平行的視軸，具備遠(yuǎn)心透鏡(32)，并且截面與其聚焦位置一致，對從第一照明部(1)或者第二照明部(2)射出的平行光中未被螺紋部遮擋而通過了的光進(jìn)行檢測并攝像；以及運(yùn)算部(4)，基于由攝像部(3)攝像的攝像圖像，對螺紋部的形狀進(jìn)行運(yùn)算。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及對螺紋部的螺紋形狀進(jìn)行測定的測定裝置以及測定方法。特別是，本發(fā)明適合于對油井管等在端部形成有螺紋的帶螺紋管的螺紋形狀進(jìn)行測定的情況。此外，本發(fā)明除了能夠通過以往的光投影法來測定的螺紋形狀以外，還適合于對通過光投影法、使用接觸探測器的方法、三角測距方式的激光位移儀難以測定的螺紋形狀(齒側(cè)面的角度，特別是，齒側(cè)面中鉤狀齒側(cè)面的角度，螺紋底的端部的曲率半徑等)進(jìn)行測定的情況。

背景技術(shù)

以往，在將油井管等管的端部彼此進(jìn)行連結(jié)的情況下，使用如下方法：在管的端部的外周面上形成有螺紋部(雄螺紋部)的兩個(gè)帶螺紋管之間，分別緊固在內(nèi)周面上形成有螺紋部(雌螺紋部)的接頭。

當(dāng)管的端部所形成的螺紋部的尺寸精度較低時(shí)，與接頭之間的緊固狀態(tài)有可能松緩，而管彼此的連結(jié)被解除而脫落、或者在管內(nèi)部流動(dòng)的流體向外部泄漏。特別是，在油井管的情況下，隨著近年來的油井環(huán)境的苛刻化，對于螺紋部的尺寸精度、品質(zhì)保證等級的要求逐年嚴(yán)格化。

圖1A以及圖1B是示意性地表示油井管的端部形狀的一個(gè)例子的端面圖。圖1A是油井管的端部的徑向單側(cè)的端面圖(以包含螺紋軸A的面切斷而得到的端面圖)。圖1B是圖1A所示的由符號C的虛線包圍的區(qū)域的放大端面圖。

如圖1A所示那樣，油井管P的端部包括：設(shè)置有螺紋牙P1以及螺紋槽P2的螺紋部；與螺紋部相鄰接地設(shè)置于比螺紋部靠管端面?zhèn)鹊钠驴诓浚灰约芭c坡口部相鄰接地設(shè)置于比坡口部靠管端面?zhèn)鹊陌芊獾鹊拇讲俊?/p>

近年，使用有如下的油井管P：對螺紋部的各螺紋牙P1進(jìn)行劃分的一對齒側(cè)面P3(處于螺紋牙P1的頂面P11與螺紋槽P2的底面P21之間的面)中，例如，位于與管端面?zhèn)认喾磦?cè)的齒側(cè)面P3傾斜為，隨著從螺紋牙P1的頂面P11朝向螺紋槽P2的底面P21而向管端面?zhèn)冉咏４送猓喾吹兀灿袝r(shí)使用有如下的油井管：位于管端面?zhèn)鹊凝X側(cè)面P3傾斜為，隨著從螺紋牙P1的頂面P11朝向螺紋槽P2的底面P21而向與管端面相反側(cè)接近。

如此，將隨著從螺紋牙P1的頂面P11朝向螺紋槽P2的底面P21而向與齒側(cè)面P3所位于的一側(cè)相反一側(cè)接近的齒側(cè)面，適當(dāng)?shù)胤Q為“鉤狀齒側(cè)面P3h”。圖1A、圖1B所示的油井管P，位于與管端面?zhèn)认喾磦?cè)的齒側(cè)面P3為鉤狀齒側(cè)面P3h。

以往，齒側(cè)面P3的角度(齒側(cè)面P3與螺紋軸A的垂線N所成的角度)β、螺紋底的端部(齒側(cè)面P3與螺紋槽P2的底面P21交叉的部分)P4的曲率半徑，使用公知的方法而離線地評價(jià)，通過將其與允許范圍進(jìn)行比較來判定是否合格。

上述那樣的評價(jià)需要大量的時(shí)間和勞力。由此，油井管P的檢查，難以對全部進(jìn)行，成為對相同制造批次的最初和最后的油井管P進(jìn)行檢查等的抽樣檢查。

此外，由于僅通過與允許范圍進(jìn)行比較來判定是否合格，因此難以進(jìn)行螺紋形狀的定量的評價(jià)。

為了解決這樣的問題，例如，在專利文獻(xiàn)1～3中提出有如下方法(光投影法)：從與包含螺紋軸A的截面正交的方向或者沿著螺紋槽P2的底面P21射出平行光，對未被螺紋部遮擋而通過了的光進(jìn)行檢測，由此對螺紋部的外形(表面的凹凸形狀。螺紋輪廓)進(jìn)行測定。可以認(rèn)為，如果通過該光投影法能夠高精度地測定出螺紋部的螺紋輪廓，則根據(jù)該螺紋輪廓也能夠高精度地計(jì)算出齒側(cè)面P3的角度、螺紋底的端部P4的曲率半徑。